Входен селектор на релеен усилвател (DIY).

Различни типове селектори се използват за превключване на множество входни сигнали към усилвател на мощност без непрекъснато потрепване на кабелите. По-долу е схематична диаграма на такъв селектор, като превключващи елементи в него се използват релета за напрежение от 12 волта. Веригата може да превключва 4 стерео източника звуков сигнал. RCA и релейните входове са на една и съща малка платка, намалявайки шума и използвайки по-малко екранирани кабели. Изборът на входове се осъществява от миниатюрен 4-позиционен превключвател. Също така на платката има токоизправител и филтриращ капацитет на захранването. електрическа схемаселекторът е показан по-долу:

Променливо напрежение от 9 ... 12 волта се подава към захранващия конектор от понижаващ трансформатор. На диаграмата след токоизправителя виждаме резистора R * с 0R или повече. Това съпротивление е необходимо за ограничаване на тока при използване на трансформатори с повече високо напрежениеот 9 волта. При кандидатстване AC напрежение 9 волта просто сложи джъмпер. Когато се направи промяна от 12 волта след изправителя и изглаждащия капацитет, ще излезе 16,92 волта, а това вече е малко за 12-волтово реле, слагаме резистор за ограничаване на тока. Оценяваме номиналната стойност по формулата: 16,92-12 / ток на намотката на релето.

Конфигурацията на платката изглежда така:

На фигурата жълтата точка под резистора R * показва мястото, където се отрязва droshky, ако се използва резистор за ограничаване на тока.

Печатната платка на селектора на релейния входен сигнал във формат LAY6:

Изглед на снимка на селекторната дъска формат LAY6:

RCA стерео конектор - 4 бр.
Реле 12 волта HK19F-DC12V-SHG - 4 бр.

Линк към продуктова страница
4-позиционен превключвател - 1 бр.
Конектор 5Pin (2.54mm) за свързване на твърд превключвател - 1 бр.
Конектор 2Pin с болтова скоба (захранване) - 1 бр.
3Pin конектор (свързващ изхода на селектора към входа на усилвателя) - 1 бр.
Вносна диодна сглобка тип W04, W06 – 1 бр.
Можете също така да поставите диодни модули като DB102, DB103 или други подобни на платката.
Кондензатор електролитен 470...1000mF/25-35V – 1 бр.
Диод 1N4001 (в паралел с намотките на релето) - 4 бр.
LED 5мм – 4 бр.
Резистори в светодиодната верига 1 kOhm - 4 бр.
Токоограничителен резистор 200R 0.25W - 1 бр.
Конектори Input1 - Input4 - 3Pin 2.54mm - 4 бр. Това е, ако използвате не стандартни RCA входни конектори, а външни, които не са инсталирани на селекторната платка, а на корпуса на усилвателя.
И още един Vcc конектор - за подаване на постоянно захранващо напрежение към платката, в този случай промяната не е свързана и диодният модул не може да бъде запоен.

Целта на този проект беше желанието да се създаде просто и надеждно устройство, което да изпълнява функциите на превключване на входовете и изходите на висококачествен усилвател.

Този проект е напълно отворен. Публикувам изходния код, схематичната диаграма и проекта в .
Източникнаписан на език високо ниво"C" в средата на CVAVR буквално вечер. Коментирано е добре и кой знае малко даден език, ще могат лесно да променят проекта, за да отговаря на техните цели.

Селекторът работи по следния начин:
Има забавяне от две секунди при включване, за да се елиминират преходните щракания на високоговорителите, като всички входове и изходи са деактивирани. След забавяне 4-тият байт на EEPROM се сравнява с числото 0x22, ако числото съвпада, зареждаме данни от енергонезависима памет. Ако не съвпада, тогава данните са повредени или данните са изтрити, заредете стойностите по подразбиране (AC1 изключен AC2 изключен CD включен). Когато изберете желания вход, светодиодът на избрания вход мига за кратко и след това просто светва, този ефект увеличава визуалната функционалност на устройството като цяло.
Тези, които по някаква причина не се нуждаят от куп бутони, могат да използват 1 бутон (избор), който минава през входовете.

AC изходите също не могат да се използват, за това просто не е необходимо да запоявате диодите и бутоните, отговорни за управлението на изходите, и не запоявайте ключовете за превключващите релета AC1 и AC2. След като сме избрали желания вход или изход, започва отброяването на софтуерния таймер, който след около 10 секунди (ако не е имало многократно натискане на бутоните) записва данни в EEPROM паметта. Когато захранването бъде отстранено и подадено отново, входовете и изходите запазват състоянието си след забавяне, което също е много удобно.

Релетата могат да бъдат всякакви, които имате на разположение. Но е по-добре да го използвате в високоговорители на 16A от серията SHRACK RT. Препоръчвам релето RTD14005 за 5V или RT314012 за 12V за тази роля (при използване на 5V реле е необходимо да се сменят транзисторите с по-мощни, например KSE340 или MJE340). И като реле в сигналните вериги трябва да използвате специализирани сигнални релета, които сега се предлагат в големи количества. Препоръчвам миниатюрни двойни релета 12V TQ2-12V или A5W-K при 5V

При флашване на чипа бушоните не трябва да се пипат!

По-долу можете да изтеглите фърмуера, източника и проекта

Списък на радио елементи

Обозначаване	Тип	Деноминация	Количество	Забележка	резултат	Моят бележник
U1	MK AVR 8-битов	ATtiny2313	1			Към бележника
U2	Линеен регулатор	LM7805	1			Към бележника
Q1-Q3	биполярен транзистор	2N5551	6			Към бележника
D5-D8, D11-D13	токоизправителен диод	1N4148	10	Три от тях не са показани на диаграмата.		Към бележника
C1-C4	Кондензатор	0,1uF	4			Към бележника
R1-R3	Резистор	680 ома	3			Към бележника
R4, R5, R8	Резистор	3,3 kOhm	6	Три от тях не са показани на диаграмата.		Към бележника
R6, R7, R9	Резистор	2 kOhm	6	Три от тях не са показани на диаграмата.		Към бележника
R10	Резистор	10 kOhm	1			Към бележника
RL1-RL3	Реле	RT314012	6	Три от тях не са показани на диаграмата.

ЗАЩО Е НЕОБХОДИМО?

Самата комутация има характер на концентрирано действие, тъй като се осъществява с помощта на специални устройства- превключватели. Следователно, той носи потенциалната опасност от влошаване на сигнала в по-малка степен от разпространението.

Превключването се използва в телевизионни студия, в презентационни системи и в домашни кина. Въпреки че изискванията за тези системи са различни, основни принципиостават непроменени.

ПРЕВКЛЮЧВАТЕЛЯТ В СЪЩНОСТТА СИ

Превключването може да се извърши с помощта на конвенционални (няколко входа към един изход) и матрични (N входа към M изхода) превключватели.

Ориз. 1. Какво е превключвател

Това са специализирани устройства, използващи механичен превключвател или реле, или (в повечето случаи) електронен ключ. Има превключватели с ръчно (бутонно) управление, както и с електронно управление с помощта на логически схеми и микропроцесор. Най-модерните и сложни модели матрични превключватели имат и дистанционно управление от дистанционното управление, съгл. информационна мрежа(чрез интерфейси RS-232, RS-422, RS-485, Ethernet). Такива модели могат да се управляват от компютър, в който е инсталиран специален софтуер, или от специален контролер.

Цялото оборудване с множество входове е оборудвано с превключвател за тях

В презентационни или домашни системи превключвателите често са вградени в други устройства: AV приемници, скалери и др. Цялото оборудване, което има няколко входа, е оборудвано и с превключвател за тях (входове на телевизор, усилвател, магнетофон и др.).

ВИДОВЕ ПРЕВКЛЮЧВАТЕЛИ

Механични срещу електронни превключватели

Механични превключватели - най-простият, евтин и надежден. Превключването в тях става ръчно, чрез просто натискане на бутон или завъртане на копче. Веригите от желания вход се свързват мостово с изходните вериги с помощта на електрически контакти.

Предимства на механичнитепревключватели:

• Сигналът може да се предава не само от входа към изхода, но и в обратна посока
• На практика няма вътрешен шум или изкривяване, много висока честотна лента и почти неограничена амплитуда на сигнала
• Не е необходимо захранване, липсата на захранване не пречи на предаването на сигнала по никакъв начин (това може да не е така при електронните превключватели)

недостатъци:

• Експлозиите не могат да бъдат избегнати, т.к. в такъв превключвател няма достатъчно "интелигентност" за това
• Сигналът не се усилва или буферира по никакъв начин, това налага ограничения върху източниците, приемниците на сигнали и дължината на свързващите кабели
• В матричен превключвател (който всъщност не е лесно да се направи механичен) е невъзможно да се разпредели сигнал от един вход към няколко изхода (само от един към един)
• Не дистанционно, а мащабируемостта е много ограничена.

Електронни ключовефундаментално по-сложни и по-скъпи от механичните (и следователно тяхната надеждност по принцип е по-ниска). Преди това такива превключватели се извършваха на електронни релета, съвременните почти винаги се използват електронни ключовекоито са много по-надеждни.

Предимства на електроннитепревключватели:

• Електронното пълнене ви позволява да предприемате произволно сложни мерки за предотвратяване на експлозии (за повече подробности относно проблема с експлозиите вижте по-долу)
• Може да се реализира дистанционно управление (чрез RS‑232/422/485 интерфейси, чрез IR лъчи, чрез Ethernet, включване в различни големи системи за управление)
• Сигналът може да бъде усилен, повторно клокнат (за цифрови интерфейси), буфериран, можете да извършите неговата честотна и амплитудна корекция
• Електронните матрични комутатори могат да разпределят сигнал от един вход към произволен брой изходи
• Превключвателите могат лесно да бъдат разширявани, паралелизирани, каскадни и т.н. (повече за това по-долу)

недостатъци:

• Изисква захранване, при липса на захранване повечето суичове изобщо не предават сигнал към изхода, което може да бъде критично за центровете за излъчване
• Активните електронни схеми на превключвателите внасят известно (макар и малко) изкривяване и шум в предавания сигнал. Те също така ограничават както честотната лента, така и максималната стойност на входните сигнали.

Едноканални превключватели срещу матрица

много прости системине изискват повече от един изходен превключващ канал. За тях широко се използват едноканални превключватели, които са идеологически изградени по-прости от матричните и следователно много по-евтини.

По същество обаче матричният комутатор може да се разглежда като няколко едноканални комутатора, работещи заедно, чиито входове са оборудвани с допълнителни разпределителни усилватели, както е показано по-долу 1 .

Ориз. 2. Матрица 2x2 (2 входа, 2 изхода), сглобена от двойка разпределителни усилватели (SD) и двойка едноканални ключове

По същество матричният комутатор може да се разглежда като няколко едноканални комутатора, работещи заедно.

Такава схема може да бъде сглобена и използвана в реалния живот, но дори и с размер на матрицата 2x2 (показан на фигурата), цената на матричен превключвател няма да бъде по-висока от общата схема за подмяна и за всякакви големи размери на матрицата тя ще се окаже очевидно по-евтино от такава схема (да не говорим за лекота на инсталиране, управление и спестяване на място в стелажа). Въпреки това, ако използваните едноканални превключватели са оборудвани с проходни входове или превключваеми терминатори, такива схеми могат да бъдат много ефективни (повече за това по-долу).

Комбинирани превключватели

Много често е необходимо едновременно да се превключват няколко вида "различни" сигнали - например видео и звук, управляващи сигнали и др. В този случай е удобно да се използват устройства, които комбинират няколко превключвателя в един корпус. Това постига впечатляващи спестявания както на място, така и на пари. в такова устройство всички превключватели по същество имат общ корпус, захранване и управление.

В комбиниран превключвател (например за видео и аудио) почти винаги има режим както за съвместно превключване на тези сигнали (режим аудио-следващо видео), така и отделно, независимо превключване (режим на прекъсване), което дава необходимия контрол гъвкавост.

Някои матрични превключватели имат режим на разделяне на входовете и/или изходите на логически независими секции (режим на матрично съпоставяне) и използват, например, част от входовете/изходите за композитно видео, а другата част за компонентно видео. Разбира се, превключвателят не може да преобразува формата на един сигнал във формата на друг, така че просто работи в режим на два превключвателя в един корпус.

ЗАЩО Е ТРУДНО ДА СЕ ПЪТУВА

Ето основните предизвикателства, пред които са изправени инженерите при проектирането на комутатори:

• осигуряват необходимата честотна лента и марж на амплитудата за сигнала, като същевременно не внасят шум и изкривяване в сигнала
• изключете проникването на сигнала от неизползвани този моментвходове към изход ("прекъсване")
• премахване на щраквания, шум, прекъсвания на изображението по време на превключване (това е особено важно в телевизионните студия)
• за цифрови сигнали - за осигуряване на възстановяване и повторно тактиране ("повторно тактиране") на входния сигнал, а понякога и "интелигентно" взаимодействие с източници и приемници

Първите две трудности се решават чрез внимателен подбор на елементната база и компонентите на устройството, изработването на дизайна и окабеляването. печатни платкии, разбира се, опитът и талантът на разработчика 2 . По-подробно ще разгледаме начините за решаване на други проблеми.

ВЗРИВИ, ВЗРИВИ НАОКОЛО

Експлозии в телевизионни студия

Ако превключите сигнали от два несинхронизирани източника по всяко време, ще забележите разкъсване и моментно разкъсване на телевизионния екран.
синхронизация

От особено значение в областта на превключването на телевизионно видео (особено при организиране, например, на живо предаване) е възможността за избор на оптималния момент за работа на клавишите. Ако превключите сигнали от два несинхронизирани източника в произволен момент от време, телевизионният екран ще покаже смущения в изображението (смущения, потрепвания) и краткотрайна загуба на синхронизация. Експлозиите могат грубо да се разделят на 2 категории:

• Underclocking е, когато часовниковите сигнали от източниците не съвпадат във времето. Синхронизиращите импулси на изхода на превключвателя "потрепват" и приемникът на сигнала (да речем телевизионен монитор) се нуждае от известно време (понякога секунди), за да "хване" отново синхронизацията и да се настрои към нея. Докато не направи това, на екрана ще има скачаща, хаотична картина (или дори никаква). Подобно подкопаване се счита за най-тежко и абсолютно недопустимо в телевизионните студия.
• подкопаване на изображението, когато следващият кадър (по-точно полето) на картината изглежда разрязан наполовина - горната половина все още идва от първия източник на сигнал, а долната - от втория (след превключване). В допълнение, тези две половини могат да бъдат разделени, например, с черна или шумова хоризонтална ивица. Въпреки че такава рамка се "плъзга" много бързо, окото има време да я забележи, така че такова подкопаване също се счита за брак в работата на студиото.

Ориз. 3. Откъде идва подкопаването

За борба с експлозиите, според настоящите стандарти, цялото телевизионно студийно оборудване е тясно синхронизирано от общ („водещ“) генератор (genlock), така че всички студийни източници ТРЯБВА да работят синхронно във времето 3 . Означава, че:

• кадровият синхронизиращ импулс от всички източници е еднакъв
• редът на четните/нечетните полета е същият
• съвпадение на хоризонтална синхронизация
• позицията и фазата на цветната светкавица в синхронизиращите импулси са абсолютно еднакви

Когато тези условия са изпълнени, експлозиите от първия тип (синхронизация) са невъзможни. За да се изключат смущения в изображението, комутаторът в телевизионното студио трябва да превключва стриктно източниците определен моментвреме - а именно в момента на импулса за гасене на рамката, когато зрителят не вижда изображението.

Ориз. 4. Превключвател, който работи без смущения

Разбира се, такъв превключвател трябва да получава и тактов сигнал от референтния осцилатор (или да използва сигнал от един от входовете си) - в противен случай той няма да "знае" кога да превключи.

Външната синхронизация на източници на видео сигнал от специален генератор е универсален и сравнително евтин метод за осигуряване на висококачествено превключване. При оборудването на нови ателиета този момент трябва да се вземе предвид като един от приоритетите.

Ориз. 5. Ако източниците (Video1 и Video2) не са синхронизирани, експлозиите не могат да бъдат избегнати

Външната синхронизация на източници на видео сигнал от специален генератор е универсален и сравнително евтин метод за осигуряване на висококачествено превключване

Възможно е също така да се реши проблемът постфактум, но с цената на значително увеличени разходи, чрез включване на блокове от рамкови синхронизатори 4 TBC (Time Base Correction) в хардуерния комплекс. Това са сложни устройства, които ви позволяват да забавите видео сигнала за определено време в рамките на един период от кадровата честота. Входният сигнал в рамковия синхронизатор се дигитализира и "изчаква" времето, необходимо за прецизно съгласуване с друг сигнал в буфера, след което се подлага на обратно цифрово-аналогово преобразуване и се подава към изхода.

Използването на TBC е задължително, ако на живоизползвани са фрагменти от преносими носители, от „чужд“ ефир, от любителски видеокамери или битови DVD плейъри

AT отделни случаиизползването на TBC обаче не е принудително, а задължително, ако предаванията на живо използват фрагменти от преносими носители, от "чужд" ефир, от любителски видеокамери или битови DVD плейъри, които не могат да бъдат включени в мрежата за синхронизация. В други случаи обикновено се оказва по-евтино (и идеологически по-правилно) незабавното инсталиране в студиото професионално оборудване(видеокамери, магнетофони и т.н.) с genlock вход.

Ориз. 6. Въведение в синхронизиращата решетка на несинхронното студио за източник

По този начин превключването всъщност се случва не в момента на произволно натискане на бутон или появата на съответната команда в управляващата мрежа, а малко по-късно (за видео - в рамките на един период от кадровата честота).

Експлозии в презентационни системи и домашно видео оборудване

В такива системи входовете обикновено се превключват много по-рядко, отколкото в телевизионните студия, и зрителят е готов да понесе известна нестабилност на картината по време на превключване. Обикновено не се вземат специални мерки за предотвратяване на експлозии.

В същото време, в по-скъпите превключващи устройства, в името на допълнителен визуален комфорт и в отговорни презентационни системи, предназначени за работа с важна аудитория, са предвидени такива мерки.

В системи от този тип източниците на сигнал (плейъри, компютри, ефирна телевизия, видеорекордери и др.) почти винаги не са синхронизирани и изкуственото им синхронизиране (както е описано по-горе за телевизионни студия) се оказва изключително скъпо. В допълнение, сигналите от такива източници често се представят в различни формати (например композитно видео, YUV, VGA или например аналогово или цифрово аудио) и те трябва първо, преди превключване, да бъдат доведени по някакъв начин до един форма.

Превключващият блок осигурява визуално плавен преход от едно изображение към друго, използвайки метода на "преход през затъмнение"

AT превключватели за мащабиране, например, всички тези проблеми се решават едновременно. Блокът за мащабиране преобразува всеки сигнал, избран от входа, в единичен формат (обикновено VGA или DVI / HDMI). Превключващият блок осигурява визуално плавен преход от едно изображение към друго, използвайки метода "преход през затъмнение". При такъв преход първото изображение плавно избледнява в „черно“, а след това изображението от друг източник плавно се появява от черно. Визуално този ефект се възприема удобно и скоростта на преходите обикновено може да се регулира. За повече информация относно скалърите вижте брошурата „Преобразуване на сигнала. Скалери.

някои превключватели на презентации използват метод на "закъснение на сигнала".

Когато превключвате между несинхронни източници (като VGA сигнали от множество компютри), някои превключватели на презентации използват метод на „закъснение на сигнала“. В този случай сигналите за синхронизация (H и V) от един източник незабавно превключват към втория, но каналите на самото изображение (R, G, B) преминават към „черно“ за известно време. Мониторът (проектор, плазма), използван в презентационната система, се настройва за известно време към новите параметри на синхронизация, докато на екрана му няма нищо (черна картина). Когато настройката приключи, превключвателят включва RGB каналите и на екрана веднага се появява стабилна картина от втория източник. И отново, такъв преход е визуално по-удобен от "скачащата" картина, която би се получила без използването на забавяне на сигнала.

Смущения при превключване на звука

Аналоговите аудио сигнали са по-лесни за превключване, тъй като те нямат концепцията за синхронизация. В същото време тук също има клопки - ако не се вземат специални мерки, по време на превключване могат да се чуят щраквания.

За правилното превключване на аудиосигналите се използва специална схема, с помощта на която превключването става в момента, когато моментните стойности на сигналите на превключваните източници са равни на нула (схемата просто изчаква такъв момент, за да дойде; аудио сигналите се променят много бързо и забавянето на превключването е почти незабележимо).

Ориз. 7. Щраквания при превключване на аудио сигнали

Ориз. 8. Начин за избягване на кликвания

Друг начин за „меко“ превключване на аудио сигнали е използването на аудио миксер или подходящи вериги вътре в превключвателя, когато първият сигнал е плавно „извън“, а другият е „вход“ вместо това (разбира се, има леко звуково забавяне на превключването неизбежно).

Ориз. 9. Меко превключване с миксер

КОМУТИРАНЕ НА ЦИФРОВИ СИГНАЛИ

Работата с цифрови сигнали (SDI, DVI/HDMI, Firewire/DV, AES/EBU, S/PDIF) има свои собствени характеристики, които трябва да се вземат предвид при изграждането на комутатори и при работа с тях.

Повторно клокване

Обикновено всичко цифрови сигнали(както видео, така и аудио, както и повечето високоскоростни компютърни интерфейсни сигнали) се предават в стриктно спазванесъс синхронна решетка, т.е. "под ръководството" на специални часовникови сигнали ("часовникови" сигнали). Такива тактови сигнали, изрично или косвено, задължително се предават заедно с основния сигнал. Приемник, базиран на такава синхронна мрежа, може да изолира полезен сигнал.

Досега всички цифрови сигнали се предават ИЗКЛЮЧИТЕЛНО чрез аналогови комуникационни линии (защото други все още не са измислени) и следователно са обект на всякакви изкривявания и въздействието на случайни фактори

Ако по време на процеса на предаване сигналът не се „движи“ по отношение на синхронизиращата мрежа, няма да има проблеми. Въпреки това, досега всички цифрови сигнали се предават ИЗКЛЮЧИТЕЛНО чрез аналогови комуникационни линии (тъй като други все още не са измислени) и следователно са обект на всякакви изкривявания и въздействието на случайни фактори. Следователно цифровият сигнал, действително получен в края на дълга комуникационна линия, най-често се измества във времето спрямо „идеалния“. Най-страшният тип такова изместване за общи видео и аудио сигнали е т.нар. "трептене", или фазово трептене. Получените цифрови импулси се оказват малко по-тесни или малко по-широки от оригиналните 5 . Ако не вземете специални мерки, такива смени могат да доведат до най-неприятните последици, до прекъсване или шум на видео изображението или „дрънкане“ в аудиоканала.

За борба с това явление, т.нар. reclocking (или ресинхронизация, reclocking), т.е. изкуствено възстановяване на правилната фаза ("часовници") на сигнала, с обвързването му с "идеалната" мрежа за синхронизация.

Ориз. 10. Трептене и как се потиска

Веригата за потискане на трептене „знае“ точно в кой момент от време ТРЯБВА да се появи следващият фронт на сигнала или импулс и дали действително пристигащият фронт или импулс не се различава твърде много от очаквания (т.е. трептенето все още не е надвишило критичния стойност), веригата изкуствено го премества на полагащото му се място. За да работи веригата, тя трябва да „запомни“ вътре в себе си идеалната позиция на часовниците и часовниковите сигнали (в края на краищата те също трябва да бъдат възстановени по някакъв начин след дълга комуникационна линия), което се постига с помощта на сложни инженерни решения ( най-често се използва PLL пръстен с инерционна връзка).

След повторно клокване НЯМА трептене

След повторно клокване НЕ остава трептене (освен ако, разбира се, първоначално не е превишил критичната стойност, след която вече не може да се справи с него). Обикновено комуникационните линии осигуряват ниво на трептене, което лесно се противодейства от входните вериги на инструмента. Това ни позволява да кажем, че цифровите сигнали могат да се предават ОБЩО без загуба (за разлика от аналоговите сигнали, които не могат да бъдат възстановени според никакъв критерий в приемащия край).

Позволява ни да кажем, че цифровите сигнали могат да се предават ОБЩО без загуба

Повторното клокване също така позволява множество каскадни цифрови инструменти, т.е. включват последователно, един след друг, много превключватели, разпределители и т.н. Ако всяко устройство се рециклира, няма да има загуби в системата 6 .

Превключване цифрово видеоили аудио сигнали, ако е проектиран да работи с дълги комуникационни линии (десетки метри или повече), той трябва да бъде оборудван със схеми за повторно тактиране за всеки вход.

„Умно“ взаимодействие

Много цифрови интерфейси изискват източникът на сигнал и приемникът да комуникират помежду си, като например да обменят някои техническа информация. В същото време разработчиците на интерфейси обикновено не предполагат, че между тях може да бъде свързан някакъв вид превключвател.

Точно такава история се случи с VGA интерфейсите (според спецификацията VESA), DVI (и малко по-късно с HDMI). Тези интерфейси изискват дисплеят да обменя служебна информация с компютър (или друг видео източник, да речем DVD плейър) чрез DDC интерфейса. Без такъв обмен някои компютри може изобщо да не извеждат картина, а през HDMI интерфейс, например, HDCP кодирано видео няма да премине.

Принципно суичът не струва нищо, с изключение на самите видео схеми, за комутиране и схемите за обмен през DDC. На фиг. 11 показва, че дисплеят и компютърът 1 ще обменят DDC сигнали.

Ориз. 11. Проблемът с обмена на служебни данни

Някои компютри изобщо не стартират, освен ако към тяхната графична карта не е свързан дисплей

Всичко е наред с тази двойка, но какво да кажем за компютри 2 и 3? Те са "изоставени", без свързани към тях дисплеи. Възможно е изходите на видеокартите им да се изключат или да преминат в режим на готовност. Когато превключвателят превключи например на компютър 2, последният ще има нужда от време, за да обмени данни с дисплея и да задейства видеокартата си (и понякога има повреди в този процес). Някои компютри изобщо не стартират, освен ако към тяхната графична карта не е свързан дисплей.

Решението на проблема е, че CAM превключвателят чете от дисплея, свързан към неговия изход, цялата DDC информация, която може да е необходима в бъдеще. Впоследствие превключвателят CAM издава тези данни при поискване на всеки компютър, който е свързан към неговия вход. В резултат на това компютрите „мислят“, че всеки от тях има свързан собствен дисплей и доброволно извеждат картина.

На подобен принцип работят много чисто компютърни суичове (монитор + клавиатура + мишка), които са принудени да симулират мишка и клавиатура за всеки от компютрите, свързани към него, въпреки че реалните мишка и клавиатура винаги са свързани само към един от тях. В противен случай някои компютри изобщо отказват да работят.

Превключвател за интерфейс IEEE 1394 (Firewire), например, също е принуден да се „държи“ като хъб в цялостната структура на шината, т.е. притежава „интелекта“, който му позволява да участва в сложни процедури за обмен през този интерфейс (за повече подробности вижте брошурата „Интерфейси. IEEE 1394 (Firewire)“).

РАЗШИРЯВАНЕ НА ПРЕВКЛЮЧВАТЕЛИ

Въпреки наличието на пазара на модели комутатори с много голям брой входове и изходи, не е необичайно възможностите на комутационните устройства да се увеличават чрез каскадно или паралелно свързване на изхода. Например, тази ситуация е възможна, ако голям ключ не се вписва по размер и цена.

В зависимост от свойствата, присъщи на превключвателя, неговото разширение може да бъде просто или сложно.

Друг пример е необходимостта от „разрастване“ на системата, както „расте“ нейният собственик. Първоначално закупеният превключвател се оказва тесен и става важно, без да губите средствата, които вече са инвестирани в оборудване (т.е. без да демонтирате старото), да разширите възможностите си.

В зависимост от свойствата, присъщи на превключвателя, неговото разширение може да бъде просто или сложно. Нека разгледаме няколко начина за решаване на този проблем.

Увеличаване на броя на входовете

Каскаднопревключватели се осъществява чрез свързване на изхода на един блок към един от входовете на друг. Това е възможно за превключватели от всякакъв тип, но не е много удобно: добавя допълнителен етап на превключване, усложнява управлението и премахва един от входовете на втория превключвател от обращение.

Ориз. 12. Каскадно

Много по-изгодно паралелно свързване на изходите: Изходите на няколко устройства са свързани заедно („жични“ или „). Вярно е, че за да се приложи това решение, всеки превключвател трябва да има функция за изключване на изхода, както и логически (програмно) да поддържа такова включване, което не е налично във всички модели.

Ориз. 13. Паралелни изходи

Увеличаване на броя на изходите

Ако наличният брой изходи не е достатъчен, паралелно на първия ключ могат да се поставят допълнителни, а входовете им да се комбинират. За това, в допълнение към самите ключове, се използват разпределителни усилватели, които имат няколко изхода (както е показано по-рано на фиг. 2).

Въпреки това необходимостта от допълнителни устройства– усилватели – изчезва, ако се обърнем към модели на матрични превключватели с loop-through входове и изходи (през канал). Всеки такъв вход на един превключвател е свързан със съответния изход на друг, като вграденият терминатор (линеен товарен резистор) се включва само в последния 7 .

Ориз. 14. Превключватели, свързани с един от входовете си чрез преходни изходи

За да спестят място, някои компактни превключватели не предоставят конектори за loop-through изходи, въпреки че е възможно да деактивирате терминатори. В този случай могат да се използват евтини Т-конектори („тройници“) за постигане на същия резултат 8 . Те се поставят на входовете на устройството (обикновено BNC конектори), а входният кабел и кабелът към следващия комутатор се свързват към останалите два гнезда на тройника.

Комбинирането на няколко матрични превключвателя както по входове, така и по изходи ви позволява да увеличите размера на комутационната система

Комбинирането на няколко матрични превключвателя както по входове, така и по изходи ви позволява да увеличите размера на комутационната система: например, като използвате четири блока 16 x 16, можете да получите матрица 32 x 32. Понякога такива решения се оказват функционално по-гъвкави и за предпочитане по отношение на бюджета: можете да започнете със система на евтин малък превключвател и допълнително да я увеличите чрез закупуване на допълнителни устройства.

Ориз. 15. Увеличете броя на входовете или изходите едновременно
(Щракнете върху снимката за уголемяване)

Ако се очаква значително разширяване на системата (повече от удвояване), по-добре е незабавно да закупите превключвател с максимален размер, но оборудван само с броя I / O блокове, които са необходими първоначално

На фиг. 15 показва пример за такова разширение на превключвателя (видео+аудио); може да се види, че ако броят на входовете и изходите се удвои, броят на матриците трябва да се учетвори. Ако имате нужда от още едно двойно увеличение (до 64 x 64), ще ви трябват 16 комплекта матрици. При такова рязко разширяване изграждането на системата с отделни матрици става нерентабилно.

Ако се очаква значително разширяване на системата (повече от удвояване), по-добре е незабавно да закупите превключвател с максимален размер, но оборудван само с броя I / O блокове, който е необходим в началото. Модулният дизайн на много устройства с голям капацитет позволява прилагането на този подход. В бъдеще, когато системата расте, остава само да закупите и инсталирате липсващите модули, без да се забърквате с кабелни заплитания и сложно системно програмиране, както е показано на фиг. петнадесет.

Подобряване на функционалността

В допълнение към растежа на превключвателите "в ширина", е възможно и тяхното нарастване "в дълбочина", т.е. по тип поддържани сигнали. По-специално видео форматите CV (композитен), YC (s-Video), YUV (компонентен) се различават само по броя на видео каналите (1, 2 или 3), които трябва да се превключват едновременно. В резултат на това, след като изградите система с основно видео качество (CV), можете допълнително да я подобрите до YC качество и след това до YUV качество.

Ориз. 16. Разширение на матрицата "дълбоко", според качеството на сигнала

За такъв растеж матричните превключватели трябва да „могат“ да работят заедно (няколко паралелно), изпълнявайки едновременно команди за превключване. Тази възможност трябва да бъде предвидена в техните характеристики, но дори и при липсата й, такава работа на матриците може да бъде симулирана от правилно програмирана външна система за управление.

Обърнете внимание, че ако честотната лента на матриците първоначално е избрана с определен марж, компонентният вариант също ще ви позволи да преминете към работа с телевизия с висока разделителна способност (вариантът 1080i изисква честотна лента над 70 MHz), а при добавяне на матрици за H и V канали, ще работи и със сигнали VGA клас. За повече информация относно компонентните сигнали вижте статията „Интерфейси. VGA и компонентни сигнали.

ДОПЪЛНИТЕЛНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ПРЕВКЛЮЧВАТЕЛЯ

За удобство при управление на матрични превключватели, които често изпълняват много сложни комутационни комбинации с много входове и изходи, е предвидена функция за забавено действие на клавишите (превключване с потвърждение). Необходимата комбинация от входове и изходи се въвежда предварително и в точния момент тази комбинация се активира с едно щракване върху бутона Вземи. Същата процедура е възможна и чрез интерфейсите за дистанционно управление.

Няколко комбинации от входове/изходи могат да се съхраняват в паметта на матричния превключвател (например с бутона STO) и да се преместват произволно от оператора (например с бутона RCL), което очевидно улеснява живота му.

Предимството на такива методи за управление е, че всички вътрешни превключвания се извършват едновременно и незабавно (а не едно по едно).

Допълнителен полезна функцияпревключвател на аудио матрица (за аналогово аудио) е възможността за регулиране на нивото на сигнала на входа и / или изхода. В този случай контролът на входа ви позволява да изравните всички източници на звук по отношение на нивото (така че да няма резки скокове в силата на звука при превключване). Контролът на изходното ниво може да се използва като контрол на силата на звука. Например, в многостайни (многозонови) системи, където всеки матричен изход захранва своя собствена зона, слушателят в неговата зона ще контролира нивото на своя матричен изход (централизираната система за контрол на оборудването трябва да се погрижи за такова използване).

УПРАВЛЕНИЕ НА ПРЕВКЛЮЧВАТЕЛИ

Повечето превключватели са оборудвани със собствени контроли (бутони, копчета, дисплеи), които ви позволяват да ги управлявате в ръчно управление 9 .

Въпреки това, в много случаи превключвател, инсталиран в затворена стойка някъде в помещението за оборудване, е трудно достъпен. В този случай на помощ идват дистанционните контролни панели, които производителите обикновено освобождават за своите ключове.

Обикновено няколко контролни панела, инсталирани на различни места, могат да бъдат свързани към един превключвател наведнъж.

Програмируемите панели позволяват, например, да контролират само присвоените им матрични изходи или да извършват някои сложни, предварително програмирани действия чрез натискане на един бутон. Обикновено няколко контролни панела, инсталирани на различни места, могат да бъдат свързани към един превключвател наведнъж.

Друг често срещан подход е използването на компютърно базирана система за управление или специализиран контролер. В този случай е възможно да се внедрят произволно сложни алгоритми за управление (например според график, според плейлист, в комбинация с " умна къща“) и интерфейси за потребителя. Повечето производители предоставят своите превключватели безплатно или се продават отделно софтуерда ги управлявате от компютър.

Важно е производителят на оборудването да предостави описание на своя контролен протокол

Познаването на комуникационния протокол, чрез който се управлява превключвателят, позволява на програмиста да конфигурира контролерите или системата за управление. Важно е производителят на оборудването да предостави описание на своя контролен протокол, в противен случай възможностите за изграждане на произволни системи ще бъдат ограничени само до решенията на този производител.

Обикновено устройствата имат стандарт серийни интерфейсиуправление RS-232C, RS-422, RS-485. Тези традиционни интерфейси имат някои ограничения, но са широко използвани и лесни за използване. Компютърните интерфейси също се използват широко в съвременните комутатори: Ethernet, USB, безжични: IR лъчи, Bluetooth, Wi-Fi. Следващата таблица предоставя обобщение на популярните кабелни интерфейси.

Интерфейс	Обменен курс 10	Конектор, кабел	Макс. дължина	Особености
RS-232C	75-115200 bps (обикновено 9600 или 19200 bps)	DB-9 или DB-25, минимум 3 проводника	15 m (стандарт), до 30-50 m (екраниран кабел, скорост до 9600 bps)	Вграден в компютри (PC, не MAC). Лесно "изгаря", когато е свързан "с искра"
RS-422	до 1,5 Mbps	DB-9 или клеми (без стандарт), 2 усукани двойки + маса		Стандарт за управление на Batacam/DVCam
RS-485	до 1,5 Mbps	DB-9 или клеми (без стандарт), 1 усукана двойка + маса	до 1,5 км (скорост 9600 bps)	Поддържа много устройства на една и съща шина. Не е устойчив на сблъсък, може да е нестабилен
ethernet	10 или 100 или 1000 Mbps	RJ-45, 2 усукани двойки	до 100м	Може да се маршрутизира неограничено време, вкл. чрез Интернет. Закъсненията при управление са непредвидими и не са гарантирани (в зависимост от натоварването на мрежата като цяло)
USB	11 или 400 Mbps	4 пина, 4 проводника	до 3-5м	С помощта на концентратори (хъбове) може да се удължи до десетки метри
firewire	100, 200, 400, 800 Mbps	4 пина, 4 проводника	до 5м	Хъбове или специални удължителни кабели-преобразуватели ви позволяват да удължите до десетки или стотици метри

1 Разбира се, когато използвате SD с голям брой изходи и увеличавате броя на превключвателите, можете да получите матрици с всякакъв размер.
2 Както и използването на скъпи компоненти и тежък и скъп хардуер. При изграждането на комутатори, както и на друго оборудване, постоянно трябва да се търси баланс между цена и качество и да се търсят оптимални компромиси.
3 В малките бюджетни студия един от източниците на сигнал понякога се използва като такъв генератор, който се различава добро качествои никога не изключвайте. Цялото оборудване е „прикрепено“ към него. Това дава малка икономия на бюджет, но може да създаде непредвидени затруднения, когато този източник на сигнал бъде изключен по погрешка.
4 TBC също понякога се нарича на руски "коректор на временното изкривяване". Той също е част от "камерните канали". Много TBC "могат" едновременно да транскодират телевизионни системи (NTSC/PAL/SECAM) и да обработват видео сигнала като видео процесори.
5 Стесняването или разширяването са случайни, шумни по природа и обикновено е трудно по някакъв начин да се предскажат и компенсират чрез въвеждане на някакъв вид постоянна добавка (закъснение).
6 За аналоговите сигнали, каскадирането неизбежно натрупва шум, смущения и изкривявания, добавени на всеки етап от системата. Това е основно свойство; поради тази причина прекомерното каскадиране в аналоговите системи трябва да се избягва.
7 Терминатор - съгласуван товар (обикновено резистор 75 ома), е необходим, за да съгласува вълновия импеданс на кабела с входа на устройството.
8 Удобни са специални тройници, в които и двата гнезда са насочени встрани от щепсела (а не на 90 ° от него) - Y-конектори; много по-удобно е да свържете кабели към тях в "дебелите" проводници.
9 Някои големи комутатори може да нямат собствен контролен панел, напр в "ръчен" режим почти не се използват. Предназначени са за работа само с външни системи за управление.
10 Имайте предвид, че в повечето приложения дори 9600 bit/s за управление на превключвателя се оказват излишни.

Switcher превключва до четири различни стерео източника аудио честота. Предназначен е за монтаж на входа предусилвателаудио честотата на аудио центъра. Превключване - квазисензорно, с помощта на четири превключващи бутона без фиксация. Индикация на номера на активирания вход чрез едноцифрен светодиод седемсегментен индикатор(четения от "0" до "3").

Ролята на превключващото устройство се изпълнява от двуканален четирипозиционен мултиплексор. Схемата на веригата е показана на фигурата. Квазисензорното устройство се основава на четирифазен тригер D1 - K561TM3. Към неговите входове са свързани четири бутона S1 - S4. Първоначално, когато захранването е включено, всички тригери на микросхемата са настроени на нула, тъй като контактите на бутоните S1-S4 в първоначалното ненатиснато състояние прилагат логически нули към всички входове "D".

В същото време нули се задават и на тригерните изходи и първият вход е включен, тъй като управляващите входове (щифтове 10 и 9) на мултиплексора D2 чрез резистори R6 и R7 получават нули и първите канали на мултиплексора отворен. В същото време същите нули се подават на входовете на декодера D3 и индикаторът H1 показва "0".

Натискането на бутона S1 не променя позицията. Когато натиснете бутона S2, единица се изпраща към пин 7 D1 до R3 и в същото време нула се изпраща към общите входове C1 (пин 5) до S2. В резултат на това състоянието от входа D на втория тригер се прехвърля към неговия изход и вторият тригер на чипа D1 се настройва в едно състояние. В този случай на пин 10 D1 се задава единица, която се подава през диода VD2 към пин 10 D2 и пин 5 D3. В резултат на това мултиплексорът затваря първите си канали и отваря вторите чрез свързване на вход 2 (X2) към изход (X5). На индикатора се появява числото "1".

Когато натиснете бутона S3, единицата през R4 преминава към входа D на третия тригер (щифт 13), а нулата към общия вход C1 (щифт 5). В резултат на това вторият тригер, предварително зададен на единично състояние, се връща на нула, а третият превключва на единично. В същото време на пин 11 D1 се задава единица, която през диода VD3 се подава към контролния вход 2 (пин 9) на D2 и към пин 3 на D3. В резултат на това конекторът X5 превключва към третия вход (конектор X3) през вътрешните канали на мултиплексора D2 и числото "2" се показва на индикатора H1.

Когато натиснете бутона S4, четвъртият тригер преминава в едно състояние, а третият или някой друг, включен преди това, е настроен на нула. В резултат на това единицата се появява на пин 1 D1 и се подава през диодите VD1 и VD4 едновременно към двата управляващи входа D2 и двата входа D3. В резултат на това четвъртият вход (X4) се включва и на индикатора се показва числото "3".

По този начин натискането на произволен бутон води до инсталиране на един тригер, към входа D, към който е свързан този бутон, в едно състояние. В този случай всеки "друг тригер, който е бил зададен в едно състояние по-рано, се прехвърля принудително на нула. Следователно бутонът S1 служи за прехвърляне на всички останали три тригера в нулеви състояния и по този начин на входа се получава кодът "00" D2 и първият вход е включен.

Мултиплексорът D2 се захранва от биполярно напрежение, отрицателното напрежение, подадено към пин 7, трябва да бъде не повече от 5V и не по-малко от 1 V, служи за прехвърляне на входния сигнал към линейния участък на трансферната характеристика отворен каналмултиплексор, в който коефициентът на нелинейно изкривяване на сигнала pe надвишава 0,01%. При липса на отрицателно напрежение THD може да се увеличи до няколко процента. Трябва да се има предвид, че потенциалната разлика, приложена между щифтове 16 и 7 на D2, не трябва да надвишава 15V (9+5=14V).

При липса на декодер K176ID2 или седемсегментен индикатор индикацията може да се осъществи с четири светодиода, с които да се осветяват бутоните. Светодиодите трябва чрез транзисторни ключове да бъдат свързани към изходите на четирите тригера D1 (изходът на първия е щифт 2, не е показан на диаграмата).

Мултиплексорът K561KP1 може да бъде заменен с два мултиплексора K561KP2, като се използва само половината от всеки (K561KP1 превключва осем едноканални входа). Чип K561TM3 може да бъде заменен с K176TM3. K176ID2 може да бъде заменен с K176IDZ или KR514ID2, но мощността ще трябва да бъде намалена до + 5V. Диоди KD522 могат да бъдат заменени с KD521, KD503 или дори D9 или D220-D223.

Ако се използва индикатор H1 с общи катоди, неговият общ изход трябва да бъде свързан към общ проводник и към пин 6 на D3 трябва да се приложи логическа нула.

Стерео усилвателят рядко се използва само с един източник на сигнал; за бързо превключване на различни източници на сигнал е желателно стерео усилвателят да има няколко превключваеми входа.

В най-простия случай входовете могат да се превключват с механичен превключвател. Но надеждността на механичния ключ е много относителна, контактите му корозират и в даден момент се появява шум, често свързан с механично действие.

В най-лошия случай може дори да има акустика Обратна връзка, при което вибрации от работа акустични системипредава се на износен механичен превключвател, чиито контакти тракат.

В този смисъл електронният ключ е много по-надежден. Фигурата показва диаграма на прост електронен превключвател на три входа на стерео усилвател, с квазисензорно управление и LED индикация на входа.

Верига за избор на канали

Веригата се състои от управляващо устройство, направено на чип D1 и електронен ключ на чип D2.

Ориз. 1. Принципна схема на електронния входен ключ за стерео усилвател на мощност.

Веригата на чипа D1 е добре позната трифазна RS тригерна верига, реализирана на чипа K561LA7. Промяната в състоянието на тригера се извършва от бутоните S1-S3, които подават логически нули на трите му входа (активно ниво - логическа нула). Съответно има три изхода (активното ниво също е нула).

Трифазен тригер може да приеме три състояния, всяко от които има логическа нула само на един от своите изходи. Съответно, на изхода на елемента D1.1, D1.2 или D1.3. Състоянието на тригера се индикира от светодиодите HL1-HL3, свързани към неговите изходи чрез транзисторни ключове VT1-VТЗ.

Ключовете са направени на транзистори p-p-p структури, така че те се отварят от логически нули, идващи към техните бази от изходите логически елементичрез резистори R4-R6.

Електронният превключвател е направен на чип D2 от типа K561KP1. Микросхемата съдържа два превключвателя за две посоки и четири позиции, управлявани от цифров код, идващ към контролните входове. Контролният код е цифров и двуцифрен. Тоест има само четири позиции "00", "01", "10" и "11".

Съответно се отварят канали "0", "1", "2" и "3". За управление на превключвателя се вземат логически нива само от два изхода на трифазен тригер на D1. В резултат на това при различни състояния на тригера на D1 се получават кодовете "01", "10" и "11".

Това е достатъчно, за да управлявате чипа K561KP1 за превключване на три позиции ("1", "2" и "3").

Входните сигнали от три различни източника на сигнал се подават към сдвоени конектори X1, X2 и X3. Всеки от тях е чифт коаксиални "лалета" жакове, сега широко използвани в различни аудио и видео оборудване.

Изходът е същият конектор X4, но на практика, ако превключвателят за вход е поставен вътре в стерео усилвателя, тази двойка X4 може да не съществува, просто от щифтове 13 и 3, сигналът се подава през екранирани кабели към предварителния ULF вход.

Подробности и връзка

Чипът K561KP1 може да превключва както цифрови, така и аналогови сигнали. Но при превключване на аналогов сигнал е необходимо той да бъде между полюсите на захранването, за предпочитане в средата (в този случай ще има минимално изкривяване на аудио сигнала).

Следователно втората клема на минус захранването на ключовете (пин 7), която обикновено е свързана към общия минус на захранването, тук е свързана към отрицателното захранване (-5V). Така захранването на превключвателя е биполярно.

Няма проблеми с това, тъй като предварителните ULF обикновено се правят по схеми на оп-усилвател, също захранван от биполярен източник. Ако напрежението на източника е повече от ± 7V, трябва да захранвате веригата чрез понижаващи стабилизатори, например, направете + 5V източник на интегрирания стабилизатор 7805 и отрицателен на обикновен параметричен стабилизатор от 4.7-5.6 V ценеров диод и резистор. Светодиоди HL1-HL3 - всеки индикатор, например AL307 или техни аналози.